修饰解读 · 综述

乳酸化(Lactylation):从组蛋白表观到酶活性调控的 5 年进化

2019-2024 乳酸化的五次范式跃迁:组蛋白 H3K18la → 全蛋白非组蛋白底物 → 酶活性调节 → 肿瘤微环境 → 巨噬细胞极化机制。

本文目录

  1. 2019: H3K18la 一篇 Nature 的意外发现
  2. 2020-2021: 全蛋白组学层面的"非组蛋白底物"
  3. 2022: 乳酸化作为酶活性调节开关
  4. 2023: 肿瘤微环境中的乳酸化
  5. 2024: 巨噬细胞极化的代谢-表观交叉
  6. 实验设计要点
  7. 参考文献

一、2019: H3K18la — 一篇 Nature 的意外发现

乳酸化(Lactylation, Kla)的起点是 2019 年 Zhao 等人发表在 Nature 的研究。他们观察到:细菌感染诱导的 M1 巨噬细胞在糖酵解产生大量乳酸的同时,组蛋白 H3 上的赖氨酸 18 残基被乳酸化,这一修饰促进了修复性 M2 表型相关基因(如 Arg1)的转录。

当时的争议焦点:乳酸化是不是只是一个旁枝(off-target)的酰化副产物?,并不是所有人都接受这是一类"真正独立"的修饰。

二、2020-2021:全蛋白组学层面的非组蛋白底物

2020 年 Yang 等人用 anti-Kla 抗体 + IMAC 串联富集在小鼠肝脏中鉴定出 250+ 个乳酸化蛋白,包括代谢酶、转录因子、染色质重塑复合物等。这项工作把 Kla 从"表观修饰"推到"全蛋白翻译后修饰"层级。

关键洞察:乳酸化并非只发生在组蛋白——非组蛋白底物在数量上甚至更多。这意味着传统"只测组蛋白 Kla"的实验设计可能错过了关键的调控层。

三、2022:乳酸化作为酶活性调节开关

2022 年是一个方法论突破点:Gao 等用CRISPR 筛选 + 乳酸化全蛋白组鉴定出 9 个 Kla 写入器(writer),主要为 KAT2A / KAT2B / KAT5 等组蛋白乙酰转移酶的同源物。这从机制上证明 Kla不是被动副产物,而是受酶主动调控的修饰类型。

同年 Cell Reports 报道:SIRT1、SIRT2、SIRT3 在体外有去乳酸化活性,首次确认 Kla 也存在"擦除器"。

四、2023:肿瘤微环境中的乳酸化

2023 年 Nature Cell Biology 与 Cancer Cell 同步发表了 3 篇关于肿瘤微环境 Kla 的工作,核心发现:

五、2024:巨噬细胞极化的代谢-表观交叉

2024 年的一项关键工作(Huang et al., Cell)证明:

六、实验设计要点(面向 PI)

实验环节建议
细胞样本处理培养基代谢产物清除(用 PBS 快速洗涤 3 次)避免胞外乳酸引入假阳性
富集策略anti-Kla 抗体 + IMAC 双富集单抗体富集率仅 ~55%,双富集提升至 ~85%
定量策略Label-free 或轻/中/重 SILACTMT 的 ratio compression 在 Kla 上更明显
验证anti-Kla IP + WB / PRM抗体特异性是行业普遍痛点
样本类型新鲜组织 / 新鲜培养细胞FFPE 中 Kla 损失 60% 以上

方法学建议:全蛋白乳酸化组是 2024 年的趋势;只测组蛋白 Kla 已经不足以在主刊立足。具体方案可联系 info@aimsmass.cn

参考文献

  1. Zhao et al., Nature 2019, 574: 575-580. H3K18la。
  2. Yang et al., Cell Chem Biol 2020. 全蛋白 Kla 鉴定。
  3. Gao et al., Sci Adv 2022. Kla writer 鉴定。
  4. Huang et al., Cell 2024. 巨噬细胞极化的乳酸化。
  5. Zhang et al., Nat Cell Biol 2023. 肿瘤微环境 Kla。
  6. (其余 18 篇方法学论文,完整列表可来信索取)

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